本文關鍵詞： 導焦機器人 路徑規(guī)劃 上位機控制　出處：《上海應用技術大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著機器人技術的發(fā)展,越來越多的領域我們可以看到機器人的影子。作為高污染、高排放的焦爐行業(yè),如果也能夠把機器人應用到其中,這將會給工人的工作環(huán)境帶來極大改善。我國是產(chǎn)焦大國,然而,作為中國鋼鐵業(yè)先進制造技術的領頭羊,寶鋼卻面臨著以下幾個方面的問題。(1)人力成本逐年上升的壓力。(2)惡劣工況環(huán)境下人工作業(yè)的壓力。(3)寶鋼生產(chǎn)線上機器人應用水平明顯低于國際平均水準。(4)寶鋼冶金煉焦工業(yè)規(guī)模在約450萬噸/年,但爐前作業(yè)仍全部采用人工作業(yè)。隨著近年來對機器人研究的深入,工業(yè)機器人的應用已不再僅僅局限于制造業(yè),像一些特殊行業(yè),如采礦、救援以及水電系統(tǒng)維護等非制造業(yè)也已經(jīng)引入了機器人,但焦爐爐前卻無機器人應用的先例,在這樣的背景下,研發(fā)出一種能夠代替人工完成爐前作業(yè)的機器人就顯得尤為重要。本文的研究內容正是在這樣的背景下展開的。針對導焦機器人的路徑規(guī)劃問題,介紹了導焦機器人的機械臂運動學分析,包括導焦機器人的D-H建模,正運動學分析、逆運動學分析等;接著介紹了機器人軌跡規(guī)劃的方法,包括三次多項式插值法和五次多項式插值法,并用這兩種方法分別對導焦機器人的軌跡進行了仿真比較;然后對導焦機器人的路徑軌跡進行示教編程,其中包括工具坐標和基坐標的測定,并用KUKASIM PRO對導焦機器人的路徑軌跡進行仿真模擬;最后,探討了基于C#的上位機對導焦機器人進行遠程控制。本文的創(chuàng)新點和研究成果主要體現(xiàn)在以下幾點:(1)分別用三次多項式插值法和五次多項式插值法,求出導焦機器人的路徑軌跡,并與對此進行了仿真比較,仿真結果證明了五次多項式對導焦機器人的穩(wěn)定運行具有明顯優(yōu)勢。(2)用KUKASIMPRO,對五次多項式求出的路徑進行仿真,仿真結果表明五次多項式插值法求出的路徑規(guī)劃能夠滿足導焦的基本要求。作為爐前作業(yè)的首臺智能化作業(yè)機器人項目,導焦機器人的研發(fā)使工人從惡劣的爐前作業(yè)環(huán)境中解脫出來,極大地提高了爐前作業(yè)的自動化水平,具有重要的經(jīng)濟價值和社會價值。
[Abstract]:With the development of robot technology, we can see the shadow of robot in more and more fields. This will greatly improve the working environment of the workers. China is a big coke producing country, however, it is the leader of advanced manufacturing technology in China's steel industry. Baosteel, however, faces the following problems: (1) the pressure of increasing labor costs year by year. (2) the pressure of manual work under adverse working conditions. The application level of robot in Baosteel production line is obviously lower than the international average level. (4) the scale of metallurgical coking industry of Baosteel is about 4.5 million tons per year. In recent years, the application of industrial robots is no longer confined to the manufacturing industry, such as some special industries, such as mining. Robots have also been introduced into non-manufacturing industries such as rescue and maintenance of hydropower systems, but there is no precedent for robot applications before coke ovens, in such a context. It is very important to develop a robot that can replace manual work in front of furnace. The research content of this paper is just in this background, aiming at the path planning problem of focusing robot. The kinematics analysis of the robot arm is introduced, including D-H modeling, forward kinematics analysis, inverse kinematics analysis and so on. Then the trajectory planning methods of robot are introduced, including cubic polynomial interpolation method and quintic polynomial interpolation method, and the trajectory of focusing robot is simulated and compared with these two methods. Then the path trajectory of the focusing robot is programmed, including the measurement of the tool coordinate and the base coordinate, and the path trajectory of the focusing robot is simulated by KUKASIM PRO. Finally. This paper discusses the remote control of the focusing robot based on C #. The innovation and research results are mainly reflected in the following points: 1) the cubic polynomial interpolation method and the fifth polynomial interpolation method are used respectively. The path trajectory of the robot is obtained and compared with the simulation. The simulation results show that the quintic polynomial has an obvious advantage in the stable operation of the robot with KUKASIMPRO. The simulation results show that the path planning obtained by the fifth polynomial interpolation method can meet the basic requirements of coking. It is the first intelligent robot project to operate before the furnace. The research and development of coke guiding robot can free workers from the bad working environment in front of furnace, and greatly improve the automation level of the work in front of furnace, which has important economic and social value.
【學位授予單位】：上海應用技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1488950